0物理化学课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,上一内容,下一内容,回主目录,返回,物理化学电子教案,材料与化学化工学部,苏州大学,版权所有：苏州大学材料与化学化工学部,Copyright 2008 Soochow University.All rights reserved.,2026/2/27 周五,课程目录,绪论,第一章 热力学第一定律,第二章 热力学第二定律,第三章 化学势,第四章 化学平衡,第五章 多相平衡,第七章 电化学,第八章 表面现象与分散系统,第九章 化学动力学基本原理,第十章 复合反应动力学,2026/2/27 周五,绪 论,有关数学知识的复习,有关气体知识的复习,绪 论,2026/2/27 周五,一、绪 论,1,.,什么是物理化学,3.,物理化学的研究方法,4.,物理化学的建立与发展,5.,物理化学课程的学习方法,2,.,物理化学的研究内容,2026/2/27 周五,1、什么是物理化学,物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手，来探求化学变化及相关的物理变化基本规律的一门科学。,-,傅献彩,-,-,2026/2/27 周五,1、什么是物理化学,以物理的原理和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体系的特殊规律的学科。,-,中国大百科全书（唐有祺）,-,2026/2/27 周五,印永嘉教授：,“无机化学是化学的四肢，有机化学是化学的驱体，分析化学是化学的眼睛，而物理化学是化学的灵魂”,。,1、什么是物理化学,“没有物理化学知识的人，不能说懂得化学”。,2026/2/27 周五,物理化学是化学学科中的一个重要分支，是化学科学的理论基础,。,化学反应,压力,p,体积,V,温度,T,能量转化,总结规律,伴随着,物理化学,变化,热,光,电,1、什么是物理化学,2026/2/27 周五,2,、物理化学的研究内容,化学热力学,统计力学,结构化学,与,量子化学,化学动力学,2026/2/27 周五,采用,归纳法,和,演绎法,这一对逻辑方法。,按照,“实践,认识,再实践,再认识”,的形式，往复循环以至无穷。,常用的研究方法有：,热力学方法、统计力学方法和量子力学方法。,3,、物理化学的研究方法,本课程中主要应用热力学方法。,2026/2/27 周五,热力学方法：,3,、物理化学的研究方法,以众多质点组成的,宏观体系作为研究对象,，以两个经典热力学定律为基础，用一系列热力学函数及其变量，描述体系从始态到终态的宏观变化，而,不涉及变化的细节,。经典热力学方法只适用于平衡体系。,2026/2/27 周五,统计力学方法：,3,、物理化学的研究方法,用,概率规律,计算出体系内部大量质点微观运动的平均结果，从而解释宏观现象并能计算一些热力学的宏观性质。,量子力学方法：,用,量子力学的基本方程,（,E.Schrodinger,方程）求解组成体系的微观粒子之间的相互作用及其规律，从而指示物性与结构之间的关系。,2026/2/27 周五,1887,年德国科学家,W.Ostwald,和荷兰科学家,J.H.vant Hoff,合办的,物理化学杂志,(,德文）创刊，标志着物理化学的正式建立。,W.Ostwald,(1853,1932),J.H.vant Hoff,(1852,1911),4、物理化学的建立与发展,2026/2/27 周五,20,世纪前期迅速发展,界面化学,热化学,电化学,化学热力学,物理化学,溶液化学,胶体化学,化学动力学,催化化学,量子化学,结构化学,新测试手段和新数据处理方法不断涌现。,形成了许多新的分支领域，如：,4,、物理化学的建立与发展,2026/2/27 周五,20,世纪中叶后发展趋势和特点：,(1),从宏观到微观,(2),从体相到表相,(4),从定性到定量,(5),从单一学科到边缘学科,(6),从平衡态的研究到非平衡态的研究,(3),从静态到动态,4,、物理化学的建立与发展,2026/2/27 周五,只有深入到微观，研究分子、原子层次的运动规律，才能掌握化学变化的本质和结构与物性的关系。,(1),从宏观到微观,量子化学、蛋白质分子工程,宏观,(,看得见的物体,),介观,(,纳米材料,),微观,(,原子、分子,),粒子,膜,丝,管,纳米,4,、物理化学的建立与发展,2026/2/27 周五,(2),从体相到表相,表面化学、胶体化学,在多相系统中，化学反应总是在表相上进行。随着测试手段的进步，了解表相反应的实际过程，推动表面化学和多相催化的发展。,4,、物理化学的建立与发展,2026/2/27 周五,(3),从静态到动态,飞秒（,10,-12,s,）化学、分子反应动力学,热力学研究方法是从静态利用热力学函数判断变化的方向和限度，但无法给出变化的细节。,激光技术和分子束技术的出现，可以真正地研究化学反应的动态问题。,分子反应动力学已成为非常活跃的学科。,4,、物理化学的建立与发展,2026/2/27 周五,(4),从定性到定量,计算化学,随着计算机技术的飞速发展，大大缩短了数据处理的时间，并可进行自动记录和人工拟合。,使许多以前只能做定性研究的课题现在可进行定量监测，做原位反应，如：,利用计算机还可以进行模拟放大和分子设计。,4,、物理化学的建立与发展,2026/2/27 周五,(5),从单一学科到边缘学科,化学学科内部及与其他学科相互渗透、相互结合，形成了许多极具生命力的边缘学科，如：,生物,药学,天文,医学,化学,计算,材料,计算,化学,生物,化学,药物,化学,材料,化学,天体,化学,医用,化学,4,、物理化学的建立与发展,2026/2/27 周五,平衡态热力学只研究平衡态和可逆过程的系统，主要研究,封闭系统或孤立系统,。,(6),从平衡态的研究到非平衡态的研究,非线性化学,对处于非平衡态的敞开系统的研究更具有实际意义。自,1960,年以来，逐渐形成了非平衡态热力学这个学科分支。,Prigogine,对非平衡态热力学有突出贡献，这个学科分支成为当前理论化学的研究前沿之一。,4,、物理化学的建立与发展,2026/2/27 周五,21,世纪物理化学的主要发展趋势与前沿,催化基础的研究；,新型功能材料的研究；,分子动态学的研究；,生物大分子和药物大分子的研究。,2026/2/27 周五,5、如何学好物理化学,同学们学习了无机化学、有机化学，一般讨论的方法是研究分子的破坏与原子的重新组合，写出化学反应方程式，有了化学方程式，就解决了大问题。而讨论物理化学，就不是这样。,因此，物理化学讨论问题的方法不同于无机化学，有机化学，不是只用化学方程式，而主要用,状态函数,来描述反应物系的物理和化学变化。这是大家不熟悉的方法。,2026/2/27 周五,5、如何学好物理化学,物理化学中有多少状态函数呢？,用一句英文：,G,ood,P,hysicists,H,ave,S,tudied,U,nder,V,ery,F,ine,T,eacher.,一共八个状态函数，大家已在普通物理中学习了,T,、,p,、,V,。,2026/2/27 周五,5、如何学好物理化学,经验之谈：,1.抓住每章重点;,2.掌握主要公式的物理意义和使用条件;,3.课前自学，认真做笔记，及时复习;,4.注意章节之间的联系，做到融会贯通;,5.重视做习题，培养独立思考的能力，检查自己对课程内容的掌握程度。,2026/2/27 周五,5、如何学好物理化学,2026/2/27 周五,（,1）参考书：,物理化学,(,上、下,),傅献彩等编（南京大学),物理化学习题精解（上、下）（北京大学),物理化学习题详解 （武汉大学）,有关课程的几点具体要求：,物理化学例题与习题 （印永嘉等）,此书为教材的配套习题解。需要的同学可按如下地址邮购：,北京市东城区沙滩后街,55,号高等教育出版社,邮编,100009,网址,2026/2/27 周五,（2）作业：,每章交,1,次习题作业（两班交叉）。,缺交,1,次，在期末总成绩中扣去,2,分，迟交,1,次扣,1,分。平时作业占期末总评成绩的,10%,，即满分,10,分。,（3）答疑,课间或课后，必要时特别安排。,有关课程的几点具体要求：,（4）成绩评定：,平时成绩：,10%,，,期中考试,：,20,%,，,期末考试：,70%,2026/2/27 周五,二、有关数学知识的复习,函数：,Z=f(x,y),如理想气体的压力、温度和体积三个物理量中：,p=f,1,(T,V),压力是温度和体积的函数,V=f,2,(T,p),体积是温度和压力的函数,T=f,3,(p,V),温度是压力和体积的函数,2026/2/27 周五,偏微商的物理意义：如,p=f,(T,V),注意：,其意义是变化率而不是变化值;,其几何意义是变化曲线的斜率.,表示等容条件下,p,随,T,的变化率;,表示等温条件下,p,随,V,的变化率;,p,T,(,p,/,T,),V,p,V,(,p,/,V,),T,2026/2/27 周五,其物理意义,：,p,是一个状态函数，,dp,只与始、终态有关，而与途径无关。,全微分:若,p=f(T,V),2026/2/27 周五,5.欧拉循环关系式,与求导次序无关,偏微分的性质：,2026/2/27 周五,6.微分法则与积分法则（附录,V,）,.,2026/2/27 周五,三、有关气体知识的复习,1-1 理想气体,1,.理想气体状态方程,R=8.314 J.K,-1,.mol,-1,=1.987cal.K,-1,.mol,-1,=0.08206 atm.L.K,-1,.mol,-,1,2026/2/27 周五,此定义既适用于理想气体也适用于实际气体,在气体混合物中,p,B,:,气体,B,的分压,p：,混合气体的总压,x,B,:,气体,B,在混合气中的摩尔分数,2,.,分压和道尔顿分压定律,2026/2/27 周五,如：,在理想气体混合物中，某一组分,B,的分压即为该气体在与混合气同样温度下，单占有混合气总体积时的压力。,A(g)+B(g),T,V,p,x,B,B(g),T,V,p,B,2026/2/27 周五,2-2 实际气体（,Real gas,),实际气体的状态方程,van der Waals equation,n=1,n,1,2026/2/27 周五,其中：,a/V,m,2,是分子间吸引力，这种吸引力的存在削弱了分子向器壁施加的压力，使实际气体压力减小，称为内压力。,a,值越大，分子间引力越大，越易液化。,b,值约为分子体积的4倍,b=4(4/3,r,3,),L,是对有效总体积的减少。,n=1,n,1,2026/2/27 周五,E-mail,：,yangwen,OFF TEL:[phone],TEL：[phone],OFFICE:701-1241,联系方式,2026/2/27 周五,